AAP Ressourcement scientifique Bilan des projets retenus et financés

Les allocations doctorales 

1. DADIM-PdL

Titre : Diagnostic Autonome et à Distance des Infrastructures Maritimes en région Pays de la Loire
Porteur du projet : Mohamed LATRACH
Laboratoire : ESEO-Angers, Equipe RF-EMC, IETR UMR CNRS 6164
Laboratoire associé : CEREMA, Université Gustave Eiffel, campus de Nantes
Doctorant : Théo RICHARD / MathSTIC de l’Université Bretagne Loire
Encadrant : X. DEROBERT (Université Gustave Eiffel), M. LATRACH (ESEO-IETR) & A. IHAMOUTEN (CEREMA) avec la participation de C. BORDERON (Université de Nantes)
Mots clés : Capteur sans puce, Capteur de corrosion, Capteur sans fil enfoui, SHM, CND, Sans contact, Infrastructures maritimes, Matériau dispersif, Béton.

Verrous scientifiques ou technologiques levés :
Réalisation d’un capteur sans puce et à coût, taille, poids les plus bas.
Réduction des effets, des propriétés intrinsèques du milieu en béton, pouvant altérer le fonctionnement de l’élément rayonnant du capteur.
Design et dimensionnement d’une charge réactive constituante la partie sensible, aux ions chlorures, du capteur.
Validation d’une structure de capteur sans puce électronique qui permettrait de renseigner, par réflexion du signal incident, sur le niveau d’infiltration ou non des ions de chlorure dans les bétons des infrastructures maritimes facilement accessibles ou non.
Une telle structure et la méthodologie développées peuvent répondre aux attentes d’un grand nombre d’applications dans d’autres domaines tels que les domaines industriel, agricole, militaire et autres.

En savoir plus sur le projet DADIM-PdL

2. SPARTES

Titre : Safe and ProgrAmmable Real-Time Embedded System
Porteur du projet : Sébastien PILLEMENT
Laboratoire : IETR (UMR 6164), équipe Systèmes de Communications Numériques
Laboratoire associé : LS2N (UMR 6004), équipe Systèmes Temps-Réel (STR)
Doctorant : Dimitry SOLET
Encadrant : Sébastien PILLEMENT (IETR) Mikaël BRIDAY (LS2N)
Mots clés : sûreté de fonctionnement, tolérance aux fautes, architectures reconfigurables, système d'exploitation temps réel

Résumé du projet

Les systèmes embarqués sont en charge de missions de plus en plus critiques qui impliquent qu’ils ne doivent pas avoir de défaillance. On peut penser aux objets qui seront utilisés dans le domaine médical (une erreur pourrait avoir des conséquences sur la santé du patient), ou aux objets qui opéreront dans un environnement difficile (pour lesquels les actions de maintenance seront dangereuses voire impossibles).  Il est donc nécessaire de mettre en œuvre des mécanismes de tolérance aux fautes permettant de détecter les fautes et ainsi pouvoir rétablir le système.

Le projet SPARTES (Safe and ProgrAmmable Real-Time Embedded Systems) a pour objectif de permettre aux objets de continuer à fonctionner malgré l'apparition de fautes. Dans ces travaux, on propose de mettre en œuvre un mécanisme de détection des erreurs qui surviennent au niveau du logiciel. Ce mécanisme est basé sur l’implémentation d’un service de vérification en ligne. L’architecture matérielle du système est un système sur puce qui intègre un microcontrôleur et un circuit logique programmable. Le programme est instrumenté afin de transmettre, vers le circuit logique, les informations adéquates sur son exécution.

En savoir plus sur le projet SPARTES

3. HC2NDA

Titre : Hybridation de Capteur pour le Contrôle Non Destructif de matériau Aéronautique
Porteur du projet : Gérard BERTHIAU
Laboratoire : "IREENA, Université de Nantes
Laboratoire associé : LAUM - UMR CNRS 6613, Université du Mans, GSII, ESEO, Angers
Doctorant :  Romain CORMERAIS
Encadrant : Gérard BERTHIAU (PR), Guillaume WASSELYNCK (MC), Aroune DUCLOS (MC)
Mots clés :  Contrôle Non Destructif (CND), Ultrasons (US), Courants de Foucault (CF), Machine Learning (ML), Réseau de Neurones Artificiels (RNA), augmentation de données
Etat : La thèse a débuté en octobre 2017 et sera soutenue en mi-décembre 2020

Résumé du projet

Avant d’installer de nouvelle pièce de structure sur un bateau ou un avion, il est important de contrôler la bonne tenue mécanique de ces pièces. Ce contrôle doit bien évidemment ne pas détériorer la pièce et est appelé Contrôle Non Destructif (CND). Ce processus de test devient un enjeu économique important, ces contrôles posent des soucis de cadence, de stock, de procédure d’acceptation… Il existe à l’heure actuelle plusieurs méthodes de contrôle, chacune possédant ces limitations et ces spécificités. L’objectif de ce projet est le développement d’un démonstrateur de nouveau type de capteur combinant les avantages des contrôles par Ultrason US et Courant de Foucault CF.

Ce nouveau capteur permettra de rendre le contrôle plus fiable, plus précis et plus facile d’utilisation. Pour développer ce capteur, il est nécessaire de créer un modèle numérique et multi-physique qui permettra d’obtenir l’effet d’un défaut sur la réponse du capteur. Grâce à ce modèle, il sera alors possible d’optimiser le capteur pour améliorer la capacité de détection du capteur. La fusion d’information entre les parties US et CF du capteur servira également à optimiser la détection et facilité l’utilisation lors des contrôles.

En savoir plus sur le projet HC2NDA

4. OptiMA

Titre : Gestion optimale de l'énergie des systèmes de production multisources pour l'autoconsommation électrique en site isolé
Porteur du projet : Jean-Christophe OLIVIER
Laboratoire : IREENA, université de Nantes
Laboratoire associé : ESEO, Angers
Doctorant : Ramzi SAIDI
Encadrant : Mohamed MACHMOUM, Jean-Christophe OLIVIER (IREENA) & Eric CHAUVEAU (ESEO)
Verrous scientifiques ou technologiques levés : Intégration et gestion d’énergie de multiples organes de production et de stockage pour la production d’énergie ; Approche générique dans le dimensionnement et la gestion des systèmes hybrides à nombreux degrés de liberté.
Etat : Thèse soutenue le 7 novembre 2019.

 Résumé du projet

L’intégration de sources d’énergie renouvelables dans l’habitat est un enjeu environnemental fort, et notamment la production photovoltaïque du fait de sa facilité d’intégration sur des bâtiments neufs ou réhabilités. Or, le déploiement de nouvelles infrastructures de réseaux électriques doit intégrer en amont la nature intermittente des énergies renouvelables et les différentes améliorations en cours d’investigation visent donc à accroître la flexibilité du réseau de production d’électricité, par une gestion intelligente de l’énergie et par l’intégration de nouveaux systèmes de stockages.

Ces derniers participeront inévitablement au développement des énergies renouvelables en offrant la flexibilité nécessaire à l’échelle du réseau. Ainsi, l’énergie électrique produite pourra être stockée en période de faible consommation ou de surproduction, et pourra être réinjectée sur le réseau à la demande.

L’objectif de ce projet consiste à optimiser les lois de gestion de l'énergie d'un système de production multisources pour un habitat isolé. L'originalité de ce projet repose sur la recherche de stratégies de gestion d’énergie "intelligentes", prenant en compte différents critères tels que le vieillissement des composants ou l’amélioration de la qualité de l'énergie. Outre ces différents aspects, un effort important sera porté sur la flexibilité de ces lois de gestion qui devront être capables de s'adapter à la plus grande diversité possible de sources et d'organes de stockages.

En savoir plus sur le projet OptiMA

5. RCSF

Titre : Réseau de capteurs gravimétriques Sans Fils pour la détection d'éléments traces métalliques
Porteur du projet : Nourdin YAAKOUBI
Laboratoire : Laboratoire d'Acoustique de l'Université du Maine LAUM (UMR CNRS 6613), Université du Maine
Laboratoire associé : SATIE, UMR CNRS 8029, ENS-Paris-Saclay ; Le Cnam, Université de Cergy-Pontoise ; ENS Rennes ; et Université Gustave Eiffel, campus de Nantes.
Doctorant : Bilel ACHOUR
Encadrant : Kosai RAOOF, Nourdin YAAKOUBI, Najla FOURATI
Mots clés : Capteurs à ondes acoustiques de surface (SAW), Microtechnologies, Simulation par éléments finis, Ions lourds
Verrous scientifiques ou technologiques levés : Développement d’un outil d'analyse sensible, performant, capable de déterminer des concentrations d’ions lourds métalliques inférieures aux limites fixées par les normes européennes anti-pollution.

Résumé du projet

Le suivi de la qualité des eaux est une des priorités de la région Pays de la Loire. En effet, l’eau peut constituer un risque sanitaire direct ou indirect, et ce en dépit des précautions préconisées et des contrôles drastiques. Ce risque est lié à la présence de certaines substances chimiques, notamment les ions lourds métalliques, dont les liens avec certaines pathologies ont été parfaitement établis. La présence de ces substances dans l’eau, même en quantité très faible, fait que l’on s’intéresse de plus en plus à la mise au point de nouvelles méthodes pour leur détection et quantification. Les techniques traditionnelles reposent sur le prélèvement d’échantillons des eaux à contrôler, puis à les analyser en laboratoire. C’est pour pallier cette limitation que ce projet a été mis en place.

Notre choix s’est donc porté sur les capteurs à ondes acoustiques de surfaces (SAW : Surface Acoustic Waves), des dispositifs qui, en plus de répondre à ces exigences, présentent de nombreux avantages, notamment en termes de sensibilité, fiabilité, reproductibilité ainsi qu’une détection en temps réel et sans marquage préalable des cibles d’intérêt.

Dans le cadre du projet RCSF, nous avons développé et réalisé deux capteurs SAW fonctionnant à 104 et 208 MHz. Ces deux dispositifs ont été fonctionnalisés avec le 9-{[4-({[4-(9anthrylmethoxy)phenyl]sulfanyl} methyl)]methyl] anthracène (TDP-AN) pour détecter les ions zinc qui contaminent, en partie, la rivière Sarthe.

En savoir plus sur le projet RCSF

 6. ALLEGED

Titre : Amélioration de la Qualité de l’Energie dans les Systèmes de Génération Décentralisée
Porteur du projet : Azeddine HOUARI
Laboratoire : IREENA, université de Nantes
Laboratoire associé : LS2N, Equipe Commande, Université de Nantes
Doctorant : M. Nidhal KHEFIFI
Encadrant : Prof. Mohamed MACHMOUM, Dr. Azeddine HOUARI (IREENA – EA 4642) et Prof. Malek GHANES, LS2N – UMR 6004.
Mots clés : Energies renouvelables, Micro-réseau, Génération décentralisée, Qualité de l’énergie
Verrous scientifiques ou technologiques levés : Gestion des flux de puissance dans les systèmes de génération décentralisée avec une forte intégration des énergies renouvelables et assurer la stabilité de la tension et de la fréquence dans les micro-réseaux à faible inertie
Etat : Début de la thèse 01/09/2017 ; soutenance prévue pour fin Janvier 2020.

Résumé du projet

La génération distribuée d’électricité offre la possibilité d’intégrer une grande partie des sources d’énergie renouvelables à travers des interfaces localement pilotables basées sur des convertisseurs d’électronique de puissance. La qualité de l’énergie dans ce type de structures dépend essentiellement de la stratégie de commande adoptée, dont le but est de garantir un fonctionnement en adéquation avec les standards internationaux. Ainsi, les travaux envisagés à travers cette thèse s’inscrivent dans la démarche visant à l’amélioration de la qualité de l’énergie d’un micro-réseau iloté comportant plusieurs unités de production décentralisées. Les principales tâches seront l’étude et la modélisation d’un micro-réseau autonome constitué de plusieurs générateurs distribués, l’élaboration de lois de commande avancées des convertisseurs de puissance et la gestion des flux énergétiques. Une attention particulière sera portée sur la répartition des flux de puissances dans le micro-réseau tout en assurant l’élimination des courants de circulation et en incluant les problématiques de stabilité dynamique en cas de perturbations importantes.

En savoir plus sur le projet AALEGED

7. MIGAC

Titre : Micro-générateurs aéroélectriques flexibles pour l’auto-alimentation de capteurs communicants 

Porteur du projet : R. Séveno
Laboratoire : IETR UMR CNRS 6164, université de Nantes
Laboratoire associé : COSYS, SII, Université Gustave Eiffel
Doctorant : J. Le Scornec (IETR UMR CNRS 6164, ED MathSTIC), 
Directeur de Thèse : B. Guiffard (IETR UMR CNRS 6164)
Encadrant : R. Séveno (IETR UMR CNRS 6164), V. Le Cam (IFSTTAR, COSYS, SII), Collaboration avec J. C. Thomas (GeM UMR CNRS 6183)
Mots clés : Energie renouvelable ; autonomie énergétique ; capteurs intelligents ; contrôle de structure ; matériaux fonctionnels
Verrous scientifiques ou technologiques levés : Réalisation d’un générateur piézoélectrique flexible par un procédé facilement transférable à l’industrie ; récupération d’énergie mécanique de faibles courants d’air
Etat : début : octobre 2017 ; fin : mars 2021

Résumé du projet

Le contrôle de santé de structures, telles que des ponts ou des voies ferrées, est aujourd’hui primordial afin de prévenir des accidents et même d’anticiper l’usure prématurée de certaines de leurs pièces stratégiques. Ce contrôle est effectué par des capteurs regroupés sur des cartes électroniques qui permettent le transfert des informations vers des bases de données qui serviront à suivre en temps réels les évolutions (naturelles ou accidentelles) de ces structures. L’autonomie énergétique de ces réseaux de capteurs constitue un enjeu important dans le déploiement de ces contrôles, car il existe une multitude de sites où il n’est pas possible de se brancher sur le réseau électrique, et où le remplacement de batteries dédiées pose des problèmes de logistique importants. Des panneaux photovoltaïques sont déjà utilisés afin de pourvoir à l’alimentation de réseaux de capteurs, mais de nombreux sites où l’énergie solaire n’est pas accessible nécessitent encore des solutions alternatives d’alimentation (sous des tabliers de ponts, dans des tunnels). L’objectif du projet MIGAC est de développer des générateurs aéroélectriques pouvant alimenter une carte électronique permettant à cette dernière de transférer les informations recueillies par ses capteurs intégrés. Ces générateurs de nouvelle génération vont convertir l’énergie mécanique des courants d’air en électricité, et pourront être implantés dans des sites réputés difficile d’accès. La technologie utilisée pour réaliser ces générateurs devra être simple et de faible coût, ceci afin de faciliter son déploiement et de proposer une alternative sérieuse aux dispositifs actuels d’alimentation de réseaux de capteurs.

 En savoir plus sur le projet MIGAC

8. SENTAUR

Titre : Sensor Enhancement To Augmented Usage and Reliability 

Porteur du projet : Vincent Le CAM
Laboratoire : IFSTTAR, Département COSYS (Composants et Systèmes) \ Laboratoire SII (Structures et Instrumentation Intégrée)
Laboratoire associé : IETR (UMR 6164), équipe Systèmes de Communications Numériques
Doctorant : M. David PALLIER
Encadrant : M. Sébastien PILLEMENT, (IETR), M. Vincent LE CAM, (Université Gustave Eiffel)
Mots clés : Capteurs sans-fil, Intelligence, Embarqué, Internet des Objets, Fiabilité, Sûreté de fonctionnement.

  Résumé du projet

Les travaux réalisés au cours de cette thèse ont tout d’abord permis de mettre en évidence, au travers d’une étude bibliographique, l’absence d’une solution de synchronisation par GPS, optimisée en consommation énergétique compatible pour les réseaux de capteurs sans fils. Dans le cadre du contrôle de santé des structures, l’utilisation de noeuds sans fil autonomes en énergie permet de simplifier l’installation des systèmes de surveillance et d’en réduire le coût. Sur ces noeuds, le GPS est rarement considéré comme une source de synchronisation viable du fait de son fort coût énergétique (typiquement de 100 à 200 mW). Pourtant, couplé à un système de remontée de données cellulaire (2G,3G,4G) ou LPWAN (LTE-M, NB-IoT, LoRaWAN, SigFox) la synchronisation GPS permet de déployer facilement des noeuds sur tous types de structures (même en indoor à l’aide de répéteurs GPS), sans contrainte de topologie de réseau. De surcroît, la synchronisation GPS permet de dater les échantillons avec une erreur inférieure à la centaine de nanosecondes. L’objectif de ces travaux était donc de proposer une solution de synchronisation basée sur le système GPS étant optimisée pour consommer moins d’énergie, tout en conservant une contrainte sur l’erreur de synchronisation maximale autorisée pour une application donnée.

Un prototype de noeud de capteurs avec une unité d’horodatage matérielle a été conçu pour dater précisément des événements. L’implémentation matérielle permet d’obtenir de très bonne performance temporelle du fait de l’absence de surcout logiciel. L’implémentation sur FPGA Spartan 6 de l’architecture de noeud développée permet d’obtenir des erreurs d’horodatages entre deux nœuds de capteurs inférieures à 50 nanosecondes. Il a été démontré que cette erreur maximale peut être abaissée à 10 nanosecondes en utilisant un simple filtre moyenneur. Ce premier prototype a permis la constitution de plusieurs jeux de données permettant d’étudier différents scénarios de contrôle du récepteur GPS en post traitement.

 En savoir plus sur le projet SENTAUR

9. SECOFLEX

Titre : Utilisation de semi-conducteurs organiques en vue d’améliorer la réponse flexoélectrique de capteurs polymères souples 

Porteur du projet : GUIFFARD Benoit
Laboratoire : IETR, Université de Nantes
Laboratoire associé : MOLTECH Anjou
Doctorante : Maria Saadeh
Encadrant : Directeur et co-directeur de thèse : P. Frère MOLTECH Anjou et B. Guiffard, IETR
Mots clés : Capteurs de grande déformation/courbure, polymères semi-conducteurs, films flexoélectriques, électro-déposition, permittivité
Etat : Début en octobre 2018, Soutenance fin 2021

Résumé du projet

Le projet Secoflex s’inscrit dans la continuité du projet Flexo (2016) et s’intègre dans la thématique générale des capteurs flexibles, à base de polymères électroactifs comme matériaux de transduction. En particulier, l’objectif de Secoflex est de développer des films tout organiques présentant un couplage mécano-électrique linéaire pouvant offrir une alternative à l’effet piézoélectrique. Il s’agit d’exploiter l’effet flexoélectrique, peu étudié mais qui offre l’avantage d’être présent dans tous les diélectriques solides et qui correspond à l’apparition d’un signal électrique en réponse à un gradient de déformation dans la structure.

La démarche des 2 partenaires du projet (IETR Nantes et MOLTECH Anjou) est donc d’améliorer le couplage flexoélectrique dans les films polymères afin d’augmenter leur sensibilité comme capteur de courbure en utilisant des molécules ou polymères semi-conducteurs à grande permittivité. Le principe consiste à exploiter la forte polarisabilité ionique et électronique de certains type polymères dits conjugués de manière à exalter la polarisation macroscopique induite par la courbure.

 En savoir plus sur le projet SECOFLEX

10. MMCSIC

Titre : Intégration de composants grands gaps SiC dans les structures MMC : dimensionnement d'outils d'optimisation et monitoring des semi-conducteurs

 Porteur du projet : Nicolas GINOT
Laboratoire : UMR 6164 - IETR - Polytech Nantes
Laboratoire associé : IREENA
Doctorant : Corentin DARBAS
Encadrant : Monsieur Nicolas GINOT, Professeur des Universités à l'Université de Nantes, le codirecteur Monsieur Jean-Christophe OLIVIER, Maitre de conférences à l'Université de Nantes
Encadrant : Monsieur Frédéric POITIERS, Maitre de conférences à l'Université de Nantes.
Mots clés : MOSFET SiC, Gate Driver, MMC, multi-level inverter
Verrous scientifiques ou technologiques levés : Développement d’un gate driver à isolation électrique répartie. Développement d’une loi de commande très novatrice intégrant le gate driver dans le processus de pilotage des cellules de la structure MMC.
Etat : Loi de commande validée. Prototype de MMC avec gate driver communicants en cours de développement. Fin de ces travaux : décembre 2021.

 Résumé du projet

Le but de ce projet est d’étudier une structure innovante pour le pilotage de MOSFET SiC dans le cadre des convertisseurs d’énergie de type MMC. Ces convertisseurs permettent la conversion de l’énergie électrique avec des niveaux de tension très élevés. Le pilotage des composants de puissance reste un point très complexe dans ces structures lorsqu’on s’intéresse à la barrière d’isolation galvanique entre les semiconducteurs de puissance et les électroniques de pilotage. Une solution consiste à chainer les gate driver afin de répartir l’isolation électrique. En revanche, le pilotage du convertisseur devient plus complexe lorsqu’un nombre important de cellules composent le convertisseur. La loi de commande doit être adaptée. Le gate driver devient alors un élément de la loi de commande.

 En savoir plus sur le projet MMCSIC

11. COWIN

Titre : COgnitive Wireless networks for Industrial applicatioNs

 Porteur du projet : Benoît Parrein,
Laboratoire : Université de Nantes, Laboratoire LS2N
Laboratoire associé : Guillaume Andrieux, Université de Nantes, Laboratoire IETR, Cofinanceur : RFI Atlanstic 2020
Doctorant : Alexis Bitaillou,
Encadrant : Benoît Parrein et Guillaume Andrieux
Mots clés : Industrie 4.0, réseaux cognitifs sans fil, communications opportunistes, systèmes cyber-physiques, objets connectés

Résumé du projet

Les réseaux de communications sans fil sont particulièrement denses dans l’Industrie 4.0. Cette forte densité conduit aux phénomènes d’interférences et à une mauvaise utilisation du spectre. Lors du déploiement de nouveaux capteurs, il faut s’assurer de la disponibilité des ressources radio et choisir le protocole de communication adéquat qui permet de limiter les interférences en assurant ainsi une bonne qualité du lien radio. Pour satisfaire cette contrainte, l’utilisation du concept de radio cognitive est intéressante car elle permet de communiquer de façon opportuniste, et de s’adapter beaucoup plus facilement aux situations complexes de réseaux sans fil denses.

Dans ce projet, nous proposons d’introduire la notion de réseaux sans fil cognitifs à destination de systèmes cyber-physiques industriels (capteurs, robots, étiquettes RFID, ...). Cette dimension cognitive nécessite en premier lieu la connaissance radio de son environnement à un ou plusieurs sauts. L’usage d’architecture de type réseaux logiciels (Software Defined Networks ou SDN) constitue l’autre originalité de ce projet. Ce nouveau paradigme permet d’envisager une autonomie plus importante du réseau et une meilleure re-configurabilité de l’environnement radio de l’atelier industriel tout en limitant les incompatibilités et les interférences

En savoir plus sur le projet COWIN

12. OROCA

Titre : Optimisation des réseaux opportunistes de Capteurs sans fil pour des applications industrielles : contributions sur les techniques d’accès multiple non orthogonal

 Porteur du projet : Kais HASSAN
Laboratoire : LAUM UMR CNRS 6613
Laboratoire associé : IETR UMR CNRS 6164 - Site Nantes Chantrerie
Cofinanceur : Le Mans université
Doctorante :  Manel REBHI
Encadrant : Pascal Chargé (IETR), Kosai RAOOF (LAUM)
Mots clés : Réseaux d’objets connectés, accès multiple non orthogonal, code parcimonieux, efficacité spectrale, efficacité énergétique

 Résumé du projet

Les communications massives de type machine (mMTC) sont caractérisées par la génération, l’échange, le traitement et l’activation de données entièrement automatiques entre des machines intelligentes, sans ou avec une faible intervention humaine. mMTC est une technologie clé nécessaire pour développer l’internet des objets (IoT). La connectivité massive est parmi les exigences principales de mMTC. Un nombre élevé d’utilisateurs/objets doit être connectés simultanément (jusqu’à 300 000 appareils dans une seule cellule) alors que la faible latence, l’efficacité énergétique et les faibles coûts seront également exigés.

L’objectif du projet OROCA est d’apporter des solutions pour faire face à ces exigences notamment en proposant des nouvelles méthodes d’accès multiple non orthogonal afin améliorer l’efficacité spectrale.

En savoir plus sur le projet OROCA

13. CAPAHI

Titre : Capteur polyvalent acoustique pour l'habitat intelligent

 Porteur du projet : Youssef SERRESTOU, Kosai Raoof
Laboratoire : Laboratoire d'Acoustique de l'Université du Maine LAUM (UMR CNRS66613)
Laboratoire associé : Institut d'Électronique et de Télécommunications de Rennes IETR (UMR CNRS 6164)
Doctorant : Ammar AHMED
Encadrant : Kosai RAOOF (Directeur), Jean-François DIOURIS (Co-directeur), Youssef SERRESTOU (Encadrant)
Mots clés : Capteur acoustique, signatures sonores, extraction de caractéristiques, classification, apprentissage profond, autonomie énergétique, adéquation algorithme architecture, localisation de sources.

Verrous scientifiques ou technologiques levés :

Validation du concept d’un capteur acoustique polyvalent permettant de capter et de détecter des événements hétérogènes. Cette validation passe par l’étude de la faisabilité et la réalisation d’un système intelligent à base de microphones et d’unités de traitement d’information à faible consommation et à faible coût.

Un tel capteur acoustique polyvalent peut répondre aux attentes d’un grand nombre d’applications dans différents domaines tel que les domaines dits “smart” (smart home, smart city, smart agriculture, etc..).

Etat : Débutée en 01/10/2019, la thèse sera soutenue en octobre 2022

Résumé du projet

Aujourd’hui un habitat intelligent, et en particulier quand il est destiné pour la santé (HIS), est bardé de capteurs tels que des caméras, des dalles intelligentes, des capteurs de présence, de température, d’humidité, des microphones, etc. Le concept même d’HIS est fondé sur cette présence, en grande densité, de capteurs de natures différentes. La diversité d’applications dans ce domaine ne peut qu’accentuer cette tendance d’augmentation en densité et en diversité de capteurs. Ce choix est justifiable par le nombre et la nature des informations à capter, cependant il a un prix en termes d’encombrement, de déploiement, de consommation énergétique, de quantité de données à traiter et de coût. C’est pour solutionner ces problématiques que le projet CAPAHI est proposé. Il vise la réalisation d’un système basé sur des capteurs acoustiques polyvalent, intelligent, à faible coût et à basse consommation. Ce système s’appuiera sur les avancées réalisées dans le domaine de l’apprentissage automatique, pour caractériser, classer et détecter automatiquement à partir de signaux acoustiques, les différents états et événements à surveiller.

En savoir plus sur le projet CAPAHI

14. LifeLongEMC

Titre : Modélisation prédictive de l’évolution des performances CEM en transitoire des circuits intégrés sous contraintes environnementales et liées au cycle de vie.

 Porteur du projet : Laurent Saintis
Laboratoire : LARIS, équipe SFD – Université d’Angers
Laboratoire associé : ESEO-Tech équipe RF-EMC, IETR UMR CNRS 616 Co financeurs : ¼ Université d’Angers – Polytech Angers – LARIS ; ¼ ESEO
Doctorant : Md Jaber Al RASHID
Encadrant : Directeur : Mihaela BARREAU (LARIS), Co-encadrants : Mohsen KOOHESTANI (ESEO) et Laurent SAINTIS (LARIS);
Mots clés : Compatibilité électromagnétique (CEM), fiabilité, essais de fiabilité, conception système électronique

Résumé du projet

Les équipements électroniques professionnels, dans de nombreux domaines, ont des durées de vie attendues relativement longues (plusieurs dizaines d'années). Au cours de leur existence, ils peuvent être sujets à des stress liés à leur environnement (variations de température, d'humidité …) ainsi qu'à des changements de composants en cas de panne, situations pouvant avoir un impact sur leurs performances. Ainsi, afin de minimiser les coûts de ré-conception et de production, il est indispensable d'assurer, dès la phase de conception de ces équipements, une fiabilité et une durabilité maximales et, en particulier, de garantir qu'ils génèreront le moins possible de perturbations électromagnétiques et qu'ils seront eux-mêmes résilients vis-à-vis de ces dernières, tout au long de leur cycle de vie.

L'une des causes racines des possibles dysfonctionnements de ces équipements électroniques est le circuit intégré. En conséquence, le travail de thèse proposé a pour objectif de développer des modèles permettant de prédire les performances des circuits intégrés vis-à-vis des perturbations électromagnétiques tout au long de la vie série de l'équipement qu'ils composent. En particulier, des modèles de simulation seront développés afin d’étudier l’influence des stress thermiques et vibratoires, du vieillissement et de l’obsolescence sur le comportement CEM de plusieurs catégories de circuits intégrés. A terme, ces modèles auront pour vocation d'être validés puis incorporés aux données fournies par les fabricants de circuits intégrés afin de faciliter la conception de produits électroniques à la fois fonctionnels et durables.

Pour développer des modèles de dégradations de composants/sous-systèmes du point de vue du profil CEM. Il sera nécessaire d’effectuer des essais suivant la méthode HALT (Highly Accelerated Lifetime Testing) permettant de combiner différents stress environnementaux jusqu’à des niveaux extrêmes. Des moyens d’essais ont été développés par l’ESEO et le laboratoire LARIS En ce sens.

En savoir plus sur le projet LifeLongEMC

15. ConFienSE

Titre : Conception en considérant la Fiabilité et l’Energie de Systèmes Embarqués

 Porteur du projet : S. Pillement / Laurent SAINTIS
Laboratoire : LARIS, équipe SFD – Université d’Angers
Laboratoire associé : IETR (UMR 6164), équipe Systèmes de Communications Numériques
Doctorant : 20/10/20 En cours de recrutement
Encadrant : Mihaela Barreau (LARIS), Sébastien Pillement (IETR), Laurent Saintis (LARIS)
Mots clés : Conception de systèmes, Sûreté de fonctionnement ; Systèmes embarqués ; Objets communicants ; Fiabilité

Résumé du projet

La création et la diffusion de systèmes et d’objets embarqués communicants s’applique actuellement à tous les champs d’application et tous les marchés. Leur développement entraîne de nouveaux services et des gains de productivité nécessitant des garanties en termes de performances, notamment d’efficacité énergétique, mais également de SdF (sécurité, fiabilité…) et sa protection contre des défaillances d’origine accidentelle ou intentionnelle associées à des contraintes opérationnelles spécifiques (sécurité des données et des commandes, criticité des systèmes, environnement sévère...). La conception d’un système embarqué communicant nécessite de prendre en compte un aspect multi-physique et de répondre aux défis de l’adaptabilité, de la reconfiguration, du support, etc.

Ce comportement dynamique permet d’envisager l’analyse comportementale et de performances, à l’aide de la modélisation incluant un aspect stochastique, pour mettre en évidence les scénarios conduisant à la réalisation d’un événement redouté. Pour permettre à la pluralité d’acteurs de la filière d’exploiter ces technologies, le projet ConFiEnSE porté par les laboratoires LARIS et IETR a pour but de définir et mettre en œuvre une méthodologie d’ingénierie permettant la conception de systèmes embarqués communicants pour l’intégration efficace des aspects sûreté de fonctionnement en tenant compte de contraintes telles que la consommation énergétique. La méthodologie, à l’intention des partenaires du RFI électronique, conduira à une optimisation de l’architecture, directement sur les critères cités puis à partir du coût de développement et d’exploitation d’un produit.

En savoir plus sur le projet ConFienSE

Les allocations postdoctorales

1. FLEXO

Titre : Films polymères flexoélectriques pour capteurs de courbure

 Porteur du projet : Benoît GUIFFARD
Laboratoire : IETR UMR 6164, Université de Nantes
Laboratoire associé : IMMM Le Mans Université
Post-Doctorant : Vistor MERUPOS
Encadrant : B. Guiffard
Mots clés : Film polymère, capteur de courbure, flexoélectricité, gradient de composition.

Verrous scientifiques ou technologiques levés :

Validation de la présence d’un gradient d’élasticité dans l’épaisseur de films de polyuréthane à l’origine de l’augmentation du coefficient flexoélectrique.

Les films polymère souple à gradient de composition ouvrent des perspectives intéressantes pour la réalisation de composites à coefficients flexoélectriques élevés destinés à la détection de fortes courbures.

Etat : Terminé le 30/11/2016

Résumé du projet

Le projet concerne l’étude d’un matériau polymère présentant un effet flexoélectrique et pouvant servir de capteur de courbure de structures dans les domaines du génie civil, de l’aéronautique ou encore des textiles intelligents.

Grâce à l’effet flexoélectrique, la mesure directe de la courbure est possible et elle est par définition plus simple et plus précise que l’utilisation de capteurs de déformation dans l’objectif d’un contrôle in situ de l’intégrité de la structure. Du point de vue de la conversion, la réponse du capteur sera d’autant plus sensible que le coefficient flexoélectrique effectif du film polymère est élevé. De manière à exalter cet effet, la démarche adoptée consiste à générer un gradient de composition dans l’épaisseur du film polymère, choisi pour son aptitude à présenter une séparation de phases modulable dans l’épaisseur. A notre connaissance, l’utilisation d’un polymère flexoélectrique et biocompatible comme élément sensible d’un capteur souple et bas coût de la courbure de structures n’a jamais été proposé.

En savoir plus sur le projet FLEXO

2. MuSIWind

Titre : Multivariate Sensors Integration for Wind turbines

 Porteur du projet : Xavier CHAPELEAU
Laboratoire : Université Gustave Eiffel/COSYS/SII-I4S
COSYS : Composants et SYStèmes, SII : Structure et Instrumentation Intégrée
I4S : Inference for Structures (équipe commune Université Gustave Eiffel/Inria)
Postdoctorant : Swarup Mahato
Mots clés : Accéléromètre, acquisition et analyse de données, intelligence embarquée, contrôle de santé structurale, éolienne, capteur intelligent et sans-fil

Résumé du projet

Le développement des projets de parcs éoliens offshore s’accompagne de multiples défis techniques et économiques. L’un d’entre eux concerne notamment la surveillance de l’intégrité structurale des éoliennes, notamment en cas d'événements exceptionnels tels qu’une tempête ou un séisme. Les exploitants des parcs offshore cherchent en effet à développer de plus en plus une stratégie de maintenance prédictive pour réduire les coûts d’intervention sur site. Pour cela, ils ont besoin des nouveaux outils de monitoring en continu pendant toute la durée d’exploitation du parc ainsi que des outils de traitement automatisé des données permettant d’extraire des informations pertinentes sur l’état de santé structurale de leurs machines. Le projet MuSI-Wind vise le développement matériel, logiciel et scientifique d'un nouveau dispositif de surveillance et sa qualification en conditions réelles (sur une éolienne onshore).

À travers une approche multi-capteurs, le projet intègre le nouvel accéléromètre très faible bruit QuietSeisTM (développé par la société SERCEL) avec une carte Pégase 3 (développée par l’Université Gustave Eiffel) sur laquelle sont embarqués des traitements de signal (analyses de données) novateurs et mis au point par l’équipe de recherche commune Ifsttar/Inria I4S. Il s’agit d’algorithmes statistiques permettant d’extraire de l’information structurelle sous excitation ambiante. L’originalité sera de développer des méthodes d’identification ainsi que des indicateurs d’endommagement multi-variés faisant la fusion de données provenant de capteurs de différents types et de différentes qualités, ainsi que la fusion de caractéristiques physiques complémentaires.

En savoir plus sur le projet MuSIWind

3. ORCAP

Titre : Or nanoporeux pour capteur SERS

 Porteur du projet : Pierre-Yves TESSIER
PostDoctorant : Issraa Shahine
Encadrant : P.Y. Tessier – B. Humbert IMN, CNRS
Mots clés : Capteurs portatifs, Polluant, Nanomatériaux, Or nanoporeux, Effet SERS
Etat : Projet en cours - Début : 16 mars 2020 – Fin : 30 avril 2021

Résumé du projet

La détection de polluants organiques et toxiques comme les pesticides, les molécules à noyaux aromatiques et les métaux lourds dans l’environnement est un enjeu de santé majeur.

Le projet OrCap vise à développer de nouvelles architectures de détecteurs ultrasensibles à base d’or nanoporeux utilisable dans des capteurs portatifs sur le terrain pour la détection des traces de ces polluants.

Les capteurs sont basés sur l’effet SERS qui permet une exaltation d’un signal spectroscopique optique caractéristique de la molécule que l’on souhaite détecter lorsqu’elle est adsorbée sur une surface d’or convenablement préparée. L’objectif de ce projet est d’optimiser ces surfaces supports à base d’or puis de concevoir un prototype de capteur SERS portatif de petite dimension basé sur ces surfaces supports.

En savoir plus sur le projet ORCAP

4. ASSO 2020

 Titre : Alimentation d’un système de surveillance des ouvrages par le biais de l’énergie aéroélectrique

Porteur du projet : Vincent Le Cam
Laboratoire : " Structure et Instrumentation Intégrée, Département COSYS, Université Gustave-Eiffel
Laboratoire associé : IETR, UMR CNRS 6164
Mots clés : Energie renouvelable – micro-générateur piézoélectrique - autonomie énergétique - capteurs intelligents - contrôle de structure
Etat : Projet en cours - Début : 1 mars 2021 – Fin : 30 avril 2022

Résumé du projet

L’avènement de l’Internet des Objets a fait de la récupération d’énergie ambiante un enjeu majeur dans le but d’alimenter les microsystèmes communicants. C’est notamment le cas dans le domaine du contrôle de santé de structures dans le génie civil, telles que des ponts ou des voies ferrées afin d’anticiper l’usure prématurée de certains de leurs composants essentiels ou d’en assurer l’exploitation temps-réel. L’autonomie énergétique de ces systèmes constitue donc un enjeu important dans le déploiement de ces contrôles, car il existe une multitude de sites où il n’est pas possible de les raccorder sur le réseau électrique. De plus, le deuxième enjeu est de pouvoir limiter l’utilisation des batteries trop polluantes et/ou de réduire les coûts d’entretien dû à leur remplacement. Des panneaux photovoltaïques sont déjà été utilisés afin de pourvoir à l’alimentation de ces systèmes, cependant outre le vandalisme, l’énergie solaire n’est pas toujours accessible ou suffisante (comme dans les tunnels). Pour ces raisons notamment, une solution d’alimentation alternative est étudiée.

L’objectif du projet ASSO consiste à exploiter l’énergie mécanique des flux d’air ambiant afin d’alimenter un capteur sans fil permettant d’assurer la surveillance des ouvrages. Les micro-générateurs piézoélectriques fabriqués dans le projet permettront de convertir l’énergie mécanique des courants d’air en électricité ce qui en fait une alternative prometteuse aux dispositifs actuels d’alimentation des capteurs communiants.

 En savoir plus sur le projet ASSO 2020